As plataformas de precisión de granito, coa súa alta rixidez, baixo coeficiente de expansión, excelente rendemento de amortiguación e propiedades antimagnéticas naturais, teñen un valor de aplicación irremplazable nos campos da fabricación de alta gama e da investigación científica onde a precisión e a estabilidade son moi esixentes. Os seguintes son os seus principais escenarios de aplicación e vantaxes técnicas:
I. Campo dos equipos de procesamento de ultraprecisión
Equipos de fabricación de semicondutores
Escenarios de aplicación: mesa de pezas para máquinas de litografía, base para máquinas de corte de obleas, plataforma de posicionamento de equipos de envasado.
Valor técnico:
O coeficiente de expansión térmica do granito é só de (0,5-1,0) ×10⁻⁶/℃, o que pode resistir a flutuación da temperatura durante a exposición a nanoescala da máquina de litografía (erro de desprazamento < 0,1 nm nun ambiente de ±0,1 ℃).
A estrutura interna de microporos forma unha amortiguación natural (relación de amortiguación de 0,05 a 0,1), suprimindo a vibración (amplitude < 2 μm) durante o corte a alta velocidade pola máquina de corte en dados e garantindo que a rugosidade Ra do bordo do corte da oblea sexa inferior a 1 μm.
2. Rectificadoras de precisión e máquinas de medición por coordenadas (CMM)
Caso de aplicación:
A base da máquina de medición de tres coordenadas adopta unha estrutura integral de granito, cunha planitude de ±0,5 μm/m. En combinación co carril guía flotante, consegue unha precisión de movemento a nanonivel (precisión de posicionamento repetido de ±0,1 μm).
A mesa de traballo da máquina de rectificar óptica adopta unha estrutura composta de granito e aceiro prateado. Ao rectificar vidro K9, a ondulación superficial é inferior a λ/20 (λ=632,8 nm), o que cumpre cos requisitos de procesamento ultrasuave das lentes láser.
Ii. Campo da óptica e a fotónica
Telescopios astronómicos e sistemas láser
Aplicacións típicas:
A plataforma de soporte da superficie de reflexión do gran radiotelescopio adopta unha estrutura de panal de abella de granito, que é lixeira en peso propio (densidade 2,7 g/cm³) e ten unha forte resistencia ás vibracións do vento (deformación < 50 μm baixo un vento de 10 niveis).
A plataforma óptica do interferómetro láser emprega granito microporoso. O reflector fíxase mediante adsorción ao baleiro, cun erro de planitude inferior a 5 nm, o que garante a estabilidade de experimentos ópticos de ultraprecisión como a detección de ondas gravitacionais.
2. Procesamento de compoñentes ópticos de precisión
Vantaxes técnicas:
A permeabilidade magnética e a condutividade eléctrica da plataforma de granito son próximas a cero, o que evita a influencia da interferencia electromagnética en procesos de precisión como o pulido por feixe de ións (IBF) e o pulido magnetorreolóxico (MRF). O valor PV da precisión da forma superficial da lente asférica procesada pode alcanzar λ/100.
Iii. Inspección aeroespacial e de precisión
Plataforma de inspección de compoñentes de aviación
Escenarios de aplicación: inspección tridimensional de láminas de aeronaves, medición de tolerancias de forma e posición de compoñentes estruturais de aliaxe de aluminio para aviación.
Rendemento clave:
A superficie da plataforma de granito é tratada mediante corrosión electrolítica para formar patróns finos (cunha rugosidade de Ra 0,4-0,8 μm), axeitados para sondas de disparo de alta precisión, e o erro de detección do perfil da lámina é inferior a 5 μm.
Pode soportar unha carga de máis de 200 kg de compoñentes de aviación e o cambio de planitude despois dun uso a longo prazo é inferior a 2 μm/m, cumprindo os requisitos de mantemento de precisión de Grao 10 na industria aeroespacial.
2. Calibración de compoñentes de navegación inercial
Requisitos técnicos: A calibración estática de dispositivos inerciais como xiroscopios e acelerómetros require unha plataforma de referencia ultraestable.
Solución: A plataforma de granito combínase cun sistema activo de illamento de vibracións (frecuencia natural < 1 Hz), o que permite unha calibración de alta precisión da estabilidade de desprazamento cero dos compoñentes inerciais < 0,01 °/h nun ambiente con aceleración de vibración < 1 × 10⁻⁴g.
IV. Nanotecnoloxía e Biomedicina
Plataforma de microscopio de sonda de varrido (SPM)
Función principal: Como base para a microscopía de forza atómica (AFM) e a microscopía de efecto túnel (STM), debe illarse das vibracións ambientais e da deriva térmica.
Indicadores de rendemento:
A plataforma de granito, en combinación con patas de illamento de vibracións pneumáticas, pode reducir a taxa de transmisión de vibracións externas (1-100 Hz) a menos do 5 %, conseguindo imaxes a nivel atómico de AFM no ambiente atmosférico (resolución < 0,1 nm).
A sensibilidade á temperatura é inferior a 0,05 μm/℃, o que cumpre os requisitos para a observación a nanoescala de mostras biolóxicas nun ambiente de temperatura constante (37 ℃ ± 0,1 ℃).
2. Equipamento de envasado de biochips
Caso de aplicación: A plataforma de aliñamento de alta precisión para chips de secuenciación de ADN adopta carrís guía flotantes de granito, cunha precisión de posicionamento de ±0,5 μm, o que garante unha unión submicrónica entre o canal microfluídico e o eléctrodo de detección.
V. Escenarios de aplicacións emerxentes
Base de equipos de computación cuántica
Desafíos técnicos: a manipulación de cúbits require temperaturas extremadamente baixas (nivel de mK) e un ambiente mecánico ultraestable.
Solución: A propiedade de expansión térmica extremadamente baixa do granito (taxa de expansión < 1 ppm de -200 ℃ á temperatura ambiente) pode igualar as características de contracción dos imáns supercondutores de temperatura ultrabaxa, garantindo a precisión da aliñación durante o empaquetado de chips cuánticos.
2. Sistema de litografía por feixe de electróns (EBL)
Rendemento clave: A propiedade de illamento da plataforma de granito (resistividade > 10¹³Ω · m) impide a dispersión do feixe de electróns. En combinación co accionamento electrostático do eixo, consegue unha escritura de patróns litográficos de alta precisión cun ancho de liña a nanoescala (< 10 nm).
Resumo
A aplicación das plataformas de precisión de granito estendeuse desde a maquinaria de precisión tradicional a campos de vangarda como a nanotecnoloxía, a física cuántica e a biomedicina. A súa principal competitividade reside no profundo acoplamento das propiedades dos materiais e os requisitos de enxeñaría. No futuro, coa integración de tecnoloxías de reforzo composto (como os nanocompostos de grafeno-granito) e as tecnoloxías de detección intelixente, as plataformas de granito avanzarán nas direccións da precisión a nivel atómico, a estabilidade no rango completo de temperatura e a integración multifuncional, converténdose nos compoñentes básicos principais que soportarán a próxima xeración de fabricación de ultraprecisión.
Data de publicación: 28 de maio de 2025